Aerozol atmosferyczny

W Aerozole atmosferyczne są drobne cząstki ( ciekłe lub stałe ) w zawiesinie w atmosferze , które mają wielkość, która może się zmieniać od ułamka mikrometra do kilku mikrometrów.

Można je modyfikować chemicznie w wyniku reakcji między ich składnikami lub między tymi składnikami a powietrzem i wilgotnością powietrza lub ponownie w wyniku katalizy ( fotochemicznej , czyli indukowanej przez słoneczne promieniowanie UV ). Niektóre aerozole przyczyniają się do powstawania chmur antropogenicznych (ponieważ w zimnym powietrzu wysokościowym zarodkują krople wody lub mikrokryształy lodu), degradacji warstwy ozonowej , ale także do niepożądanej produkcji ozonu w warstwie przyziemnej , zjawiska smogu lub na kwaśny deszcz. Wraz z chmurami (które mogą również tworzyć lub modyfikować) wywierają silny wpływ na klimat; są to czynniki, których konsekwencje najtrudniej modelować w kontekście prognoz zmian klimatycznych .

Pochodzenie

Te spraye mają różne pochodzenie:

Niektóre cząsteczki są emitowane w wyniku naturalnych procesów ( erozja gleby, rozpryski oceanu ).
Inne pochodzą z działalności człowieka (spalanie biomasy - pożary kominów, pożary rolnicze i pożary ogrodów -, główny emiter aerozoli węglowych w Europie zimą, działalność przemysłowa, głównie elektrownie węglowe i spalarnie starszej generacji., Platforma wiertnicza ropy lub gazu) ruch samochodowy, smugi samolotów, pióropusze kominów Merchant lub wojennych statków wykorzystujących olej opałowy ciężki , etc.).

Życie w powietrzu

Cząsteczki te mogą pozostawać zawieszone w atmosferze przez okres od kilku minut do kilku dni, a nawet dłużej, w zależności od wysokości, składu chemicznego i sprawności naturalnych mechanizmów odpowiedzialnych za ich usuwanie (np. Opadów ).

Klasyfikacje

Cząstki atmosferyczne, które mogą mieć różną wielkość od kilku nanometrów do kilku mikrometrów, można podzielić na różne kategorie, w zależności od procesu ich powstawania lub wielkości.

Według pochodzenia (pierwotne lub wtórne)

W zależności od procesu ich powstawania, cząsteczki atmosferyczne można podzielić na aerozole pierwotne lub wtórne. Aerozole pierwotne są emitowane bezpośrednio do atmosfery w postaci cząstek stałych ze źródeł emisji. W większości przypadków cząsteczki te są pochodzenia naturalnego, takie jak mgła morska , szczątki wulkaniczne, a także powstają w wyniku erozji gleby. Natomiast aerozole wtórne odnoszą się do cząstek wytwarzanych w samej atmosferze albo w trybie konwersji cząstek gazowych w wyniku kondensacji par pochodzenia naturalnego lub antropogenicznego, albo w wyniku ewolucji pierwotnej cząstki.

Według wielkości cząstek

Szeroko stosowana klasyfikacja opiera się na rozkładzie wielkości cząstek, a zatem na ich średnicy. Parametr ten jest ważny dla scharakteryzowania siły wnikania cząstek w układ oddechowy, ponieważ cząstki mają różne kształty i gęstości, dlatego nie można im łatwo przypisać średnicy geometrycznej i muszą opierać się na koncepcji kształtu, odpowiednika kulistego. Równoważna średnica aerodynamiczna (DAE) cząstek, najczęściej stosowane w badaniach środowiska odpowiada średnicy cząstek sferycznych o gęstości od 1 g / cm3, o tej samej prędkości opadania w powietrzu, co dotyczy cząstki. To wielkość cząstek decyduje o ich transporcie w powietrzu, usuwaniu z atmosfery i osadzaniu się w drogach oddechowych .

W zależności od rozmiaru cząstki dzielą się na dwie grupy:

  1. Duże cząstki (dae> 2,5 μm), generowane w procesach mechanicznych, pochodzą naturalnie z erozji gleby, iskrzącego się morza, wulkanów lub są sztucznie wprowadzane do atmosfery, na przykład podczas przeładunku surowców (stosów minerałów ) na terenach przemysłowych .
  2. Drobne cząstki (dae <2,5 μm) składają się z cząstek generowanych przez działalność przemysłową i miejską, ale także z cząstek biogennych. Tę klasę cząstek można podzielić na dwa tryby: tryb akumulacji (0,1 <dae <2,5 μm) i tryb zarodkowania (dae <0,1 μm), odpowiednio zakwalifikowane jako duże cząstki i jądra z Aitkena (cząstki ultradrobne). Cząstki związane z trybem zarodkowania pochodzą z procesów kondensacji gorących par w atmosferze. Cząsteczki te stanowią największą część pod względem liczby aerozoli, ale także mają małą masę ze względu na ich mały rozmiar. Jeśli chodzi o cząstki w trybie akumulacji, pochodzą one z konwersji cząstek gazowych, a także ze wzrostu poprzedzających je cząstek pod wpływem koagulacji lub kondensacji par na istniejących cząstkach. Ten termin trybu akumulacji wynika z faktu, że procesy usuwania są najmniej wydajne w tej kategorii wielkości aerozoli, co prowadzi do akumulacji cząstek. Te ostatnie stanowią znaczną część masy cząstek.

Usuwanie cząstek 

Cząsteczki unoszące się w powietrzu są usuwane na sucho lub na mokro. Prędkość eliminacji zależy głównie od ich średnicy aerodynamicznej i warunków pogodowych.

Jest to transport cząstek na powierzchnie przy braku opadów. Głównymi mechanizmami prowadzącymi do osadzania się cząstek są: sedymentacja, zderzanie i dyfuzja Browna. Osadzanie się cząstek zależy od właściwości atmosferycznych (prędkość wiatru, wilgotność, temperatura), powierzchni (reaktywność chemiczna i biologiczna, charakterystyka terenu) oraz właściwości fizycznych cząstek (wielkość, kształt, gęstość). 

  1. Najdrobniejsze cząsteczki mniejsze niż 0,1 μm mają krótką żywotność, ponieważ szybko przekształcają się w większe cząstki. Rzeczywiście, gdy rozmiar cząstek zwiększa się w wyniku koagulacji lub kondensacji, zjawisko grawitacji przeważa nad ruchem Browna , powodując osadzanie się cząstek.
  2. Cząstki o wielkości od 0,1 do 2,5 µm mają żywotność w atmosferze przez kilka dni, zanim zostaną usunięte przez osadzanie na mokro; rzeczywiście słabo wpływają na nie ruchy Browna i sedymentacja.
  3. Duże cząstki (od 2,5 do 20 μm) są na ogół osadzane przez uderzenie w powierzchnię. Rzeczywiście, uderzenie ma miejsce, gdy cząstka niesiona przez wiatr napotyka obiekt i tam osiada.
  4. Cząsteczki większe niż 20 μm będą sedymentować.

Są to osady z opadów atmosferycznych w postaci deszczu, mgły lub śniegu. Istnieją dwa zjawiska zwane „wymywaniem” i „deszczem”. Wypłukiwanie to przechwytywanie cząstek atmosferycznych przez krople deszczu, a deszcz to kondensacja pary wodnej na cząstkach powodująca tworzenie się kropelek wody, które są usuwane podczas opadów.

Badanie aerozolu

Dane dotyczące składu i wysokości aerozoli atmosferycznych były najczęściej uzyskiwane z „balonów meteorologicznych” lub próbek pobieranych z samolotów , a obecnie można je uzyskać za pomocą lidaru .

  1. Péré JC (2010) Symulacja wpływu aerozoli na klimat w Europie (rozprawa doktorska, Université Paul Sabatier-Toulouse III)
  2. Werdykt europejskiego programu Carbosol (dokument CNRS )
  3. Guillaume A. D'Almeida, Aerozole atmosferyczne: globalna klimatologia i charakterystyki radiacyjne , The University of California, A. Deepak Pub.,1991, 561 stron  s. ( ISBN  0-937194-22-0 )
  4. KT Whitby, Fizyczna charakterystyka aerozoli. Metody i standardy pomiarów środowiskowych. , Natl. Rzep. Stoisko. Spec. Publ,1977, 165-172  s.
  5. (w) William C. Hinds, Aerosol Technology: Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles , New York, Wiley-Interscience,1999, 504  str. ( ISBN  978-0-471-19410-1 , prezentacja online )
  6. (w) John H.Seinfeld, Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change, 2nd Edition , John Wiley & Sons,2006, 1232  s. ( ISBN  978-0-471-72018-8 )
  7. (w), Walter Ruijrok, "  Dry osadzanie cząstek  " , Tellus B , n O  47,1 st listopad 1995, s.  587-601 ( ISSN  1600-0889 )
  8. (w :) M. Kulmala, „  Nowy mechanizm sprzężenia zwrotnego łączący lasy, aerozole i klimat  ” , Atmos. Chem. Fiz. , N O  4,30 marca 2004, s.  557-562 ( ISSN  1680-7324 )
  9. Gilles Aymoz, Badanie frakcji węglowej aerozolu atmosferycznego w Chamonix i St Jean de Maurienne: zmiany sezonowe, źródła i właściwości chemiczne , Université Joseph-Fourier - Grenoble I,2005

Zobacz też

Powiązane artykuły


Link zewnętrzny

Bibliografia